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作为兰卡斯特大学TheoreticalPhysics,的学生，您将学习以下课程。
（一年级）B245-海洋生物学的技术物理宇宙在这个中，学生将通过考虑宇宙的不同尺度和与之相关的物理学领域来探索物理学的性质和方法。他们将对真实的现象和情况进行建模，研究作为力学基础的物理原理，特别是与力和运动有关的纽顿定律，以及能量和动量守恒的原理。
功能和差异化本是希望对代数、向量和微分有良好理解的学生的理想选择，并提供解决数学建模中涉及的基本方程所需的工具，同时加强解决问题的能力。
古典机械学在经典力学中，学生将把牛顿力学的基本思想应用于重要系统，如旋转体、行星系统和经典流体。重点是引力和它在决定宇宙大尺度行为方面的核心重要性。将探讨惯性和引力质量、黑洞和暗物质等概念。
复杂的方法本是希望在物理背景下发展他们对矢量代数和坐标几何的理解的学生的理想选择，将函数和微积分的基本概念扩展到基于矢量场和电位的三维描述。你将从探索多变量实函数及其偏导开始，然后是多变量函数的隐式微分和链规。然后你将继续研究与方向导数有关的三维梯度矢量，并将研究矢量场的发散和卷曲以及斯托克斯定理和发散定理....。本介绍了复数的概念，以及它们与物理概念建模的应用之间的关系。本首先研究复数表示的原理，研究实数和虚数、复数共轭、阿冈图以及复数的不同表示方法，如笛卡尔、极坐标和指数。
学位流介绍/实用物理学V本介绍了本系在国际上享有盛名的一些关键研究课题，如天体物理学、宇宙学、空间物理学、粒子物理学、理论物理学和量子技术。它将展示物理学学位中所学习的基础物理学与前沿研究之间的联系。它还将提供处理与物理学研究有关的问题的建议和经验。最终，它还将帮助学生就他们希望遵循的学位流和主题途径做出明智的决定。
振荡与波浪/实用物理学III本介绍了振荡和波的重要概念。这些概念出现在物理学的许多不同领域，但可以用非常相似的方式来描述。从广泛适用的简谐运动模型开始，学生将探索波浪方程，并培养在一般情况下求解的能力，计算描述波浪的适当物理参数，并理解普遍的波浪现象，如干涉、节拍和波包。
整合本以探索单变量积分的基本原理及其与图形下面积的关系为开端。这使我们能够直接整合各种单变量的基本函数。然后，学生将考虑用系统的技术来处理更复杂的单变量积分，包括用部分积分和代入法。最后，学生将学习重要的线段、面积和体积上的基本积分。
物理技能I/实用物理I本将介绍常见的问题解决策略，如数量级的近似值和提出工作和解决方案的技术。它将涵盖数据分析的基本概念，如不确定性的估计和传播，实验误差的类型，以及简单的拟合技术。还将向学生介绍记录的方法，如如何保持一个好的实验室记录本。
物理技能II/实用物理II本的目的是强调有效的科学交流对知识交流的重要性。它将发展学生的科学素养技能，并灌输对科学知识传播方法的理解，包括文献搜索和参考资料。该还将讨论专业科学家必须在其中运作的道德框架，包括知识产权和环境可持续性问题。还将考虑物理学方面的职业和追求这些职业所需的技能，如撰写简历。
物质的热特性本的重点是研究物质的热属性，在此期间，学生将了解如何将它们与系统的基本机械属性联系起来。它将首先介绍温度和热量的概念，热平衡和温度标度。然后，学生将研究如何描述热传递的机制，特别是在相变、状态方程和理想气体的动力学模型方面。
电场和磁场本涵盖了电磁学的基本定律，使学生能够研究电场和磁场的相似性和差异，并探索电磁现象的基本概念，包括电荷、电流、场、力和电位。该将首先学习静电学，利用库仑定律和高斯定律描述电荷分布引起的力和场。学生还将研究极化的概念，以及如何将其应用于电容和电容的组合。
电路/实用物理学IV本通过对直流和交流电路的探索，建立并强化了电场和磁场的关键物理知识。通过定量分析简单电气元件的影响，学生将建立对电压、电流、电阻、电容和电感的基本原理的理解。这也将促进涉及振荡行为和复数理论的其他关键技能的应用。
矢量微积分
系列和微分方程本发展了数列和函数的知识，并介绍了常微分方程和一些解决它们的关键方法。学生将在数列和它们的形式表示方面获得良好的基础，包括确定无限数列的行为。然后，学生将学会使用泰勒扩展法描述函数的幂级数表示，。
量子物理学宇宙的最终描述需要量子而非经典力学。本首先调查具体的实验如何导致经典物理学的崩溃，然后再进入量子世界。
（二年级）该发展了学生对牛顿定律、中心力、运动和动力学的积分以及轨道的知识。学生将深入了解广义坐标和动量、哈密尔顿函数、泊松括号和典型变换。该还包括关于经典力学和更广泛的理论和数学物理学领域中使用的重要分析方法的讲座。学生将发展整合经典力学中动态问题的运动方程的能力，并将获得使用变分方法的经验，此外还将获得将哈密尔顿和拉格朗日方法与理论力学和典型变换联系起来的知识。学生将能够通过使用适当的广义坐标....，利用拉格朗日和哈密尔顿技术的通用性。
古典领域学生将深入了解电流和电荷源之间的一般整合关系，以及自由空间的电磁势。本探讨了电磁场的能量和动量，以及使用Poynting矢量来计算辐射功率。学生将研究加速电荷和振荡偶极子所辐射的电磁功率，并探讨麦克斯韦方程在自由和有界空间的波解。本将使学生了解完全导电的矩形和圆柱形波导和空腔中电磁模式的行为。完成后，学生将能够用简单的源和边界条件描述电磁场，并能以微分和积分形式写出守恒定律。此外，学生将发展计算加速电荷的辐射功率的能力，特别是振荡偶极子的辐射功率，此外还将加强他们对简单边界区域（如波导和空腔）中的电磁场模式结构的理解。
宇宙的动力和内容该涵盖了从现代角度看宇宙的结构和演变，研究其大小和结构、星系和星系团、暗物质和宇宙长度和质量尺度。学生将学习测量天文和宇宙学距离的方法以及哈勃-勒梅特的膨胀定律。
数学I本旨在为学生提供学习物理学学位及以后所需的基本数学技术的工作知识，其主题范围包括线性代数，学生将发现耦合线性方程、线性变换和耦合振荡器的正常模式。关于希尔伯特空间的部分将涉及波浪方程、函数基和克朗克德尔塔符号，角谐波也将被详细介绍。在这个中，学生将熟悉保利矩阵、特征值、特征向量和交换关系，并将发展一系列解决各种常见类型线性方程所需的技能和技巧。此外，每两周将举行一次由研究生教学助理领导的研讨会，以提供额外的一对一教学，并根据需要提供课业作业的支持.
数学II本介绍了傅里叶级数和变换，并讨论了它们在物理学中的应用。学生将学习如何将一个周期性的函数表达为傅里叶级数，并找到一个函数的傅里叶变换。此外，学生将使用傅里叶技术解决线性ODEs和PDEs，以及发展解决带有初始条件和/或空间边界条件问题的能力。
物质的热特性本提供了对热力学平衡、温度、第三定律、可逆和不可逆过程，以及热、功和内能的复习。学生将被介绍到玻尔兹曼分布，并将玻尔兹曼分布应用于固体、准磁性、热容量、固体的缺陷。该为学生提供了探索晶体结构和对称性、晶格、对称性操作和单元格的机会。作为该的一部分，学生将研究量子力学自由电子模型和近自由电子和紧密结合图片中的基本带结构思想。学生将对固体热特性的微观和宏观图片之间的联系有所了解，并将获得在统计学方面解释固体的一些基本特性所需的技能。此外，学生将熟悉热力学势和相关热力学关系的使用，并将获得对不同种类的相变和如何分类的认识。最后，学生将获得必要的知识，了解热力学第三定律的证据以及它与绝对零度无法实现的关系。
电磁学、电波和光学本通过麦克斯韦方程，利用矢量微积分的工具为学生提供电磁学的工作知识。学生将熟悉自然界中许多不同现象之间的共同联系，这些现象具有谐波振荡器或波的数学模型。本涉及到波的传播、衍射和推理的基本特性，以及激光操作。学生将对矢量微积分和麦克斯韦方程在描述电磁现象方面的威力有所了解，并将获得菲涅尔和弗劳恩霍夫衍射以及薄膜干涉条纹和抗反射涂层方面的实际知识。此外，该旨在加强学生对偏振的起源和二分法的相关性的理解，以及对激光的基本要素、激光操作和激光的重要特征的理解。
相对论、原子核和粒子学生在该中接受基于概念的介绍，对原子核和基本粒子有一个基本的了解。该涵盖了原子核的一般属性，如组成、原子核内的力、质量和结合能。然后向学生介绍粒子物理学的标准模型，包括基本粒子的三代。在本结束时，学生将从概念上和数学上对爱因斯坦的狭义相对论有一定的了解，并理解为什么该理论已经取代了牛顿的绝对空间和时间概念。此外，学生将对等价原理及其与广义相对论的关系有广泛的了解。
科学编程和建模项目本介绍编程基础知识，让学生参与编写和编译可用于数值模拟和数据分析的Python计算机程序。这将涉及到变量类型、输入和输出，以及数学函数。学生将熟悉调试：编程错误的识别和分类，并将探索方法参数和签名，此外还将获得一维、多维和传递数组的知识。学生将获得必要的知识，使用适当的编程技术对简单的物理系统进行建模，并发展对数字精度和准确性的理解。通过学习面向对象的编程，学生将使用对象和方法来表示物理系统、类的设计、类的测试和文档，以便独立完成一个开放式的项目，为一个基于物理的问题建模。
量子力学本涵盖了量子力学的所有内容，从其中心定理和数学语言到具体现象和应用。学生将学习主要公设是如何赋予量子系统的状态、观察物、动力学和可测量属性以精确的意义，以及这如何转化为理论的一般特征，例如一方面是其固有的概率性质，另一方面是对可观察属性的精确量化。这些材料通过一系列的模型系统和应用来介绍和发展，如盒子里的粒子、穿过屏障的隧道、谐波振荡器、氢原子、角动量和自旋、显示辐射转换的驱动系统，以及显示纠缠和遵守泡利排除原则的多体系统。学生还将熟悉该理论的数学语言，包括狄拉克符号、微分和矩阵算子、换元关系以及特征值问题的作用。他们还将获得解决技术的实践，如变量分离、静止和时间依赖的微扰理论、Ehrenfest和Heisenberg图片。通过进一步的应用和实例，学生将获得原子和分子物理学、凝聚态物理学、粒子物理学、天体物理学和量子信息处理等高级课程的先决知识。
（三年级）原子物理学本介绍了单电子原子和自旋-轨道磁相互作用，以及相同的粒子和氦气原子。学生将研究费米气体模型和单粒子壳模型，并将壳模型对核自旋、奇偶性和磁矩的预测与实验结果进行比较。该探讨了核β衰变过程以及费米和加莫-泰勒选择规则，并为学生提供了关于β衰变率和电子能谱的描述，即核矩阵元素和统计因子。学生将把他们的原子和核物理知识发展到高级水平，除了获得描述原子转变和核衰变过程的能力外，还能用基本量子力学的结果来解释原子和核结构的基本特征。该将对原子或核状态的奇偶性的概念和重要性进行解释，并为学生提供研究核β衰变过程的机会，特别是中微子和奇偶性不守恒。
固体物理学该介绍了互易晶格和波的衍射、金属的电子带结构以及绝缘体和半导体。学生将探索半导体中的电子、有效质量和固体的热容量。将有一个实验现象、隧道、约瑟夫森结和BCS理论概要的摘要。学生将在高级水平上了解固态物理学的理论和实验课题，并对固体中电子物理学的主要特征有所了解，同时了解固体光学特性的主要特征。学生将加强对晶体格子和声子的理解，以及固体热特性的主要特征，并能够描述支持关键理论观点的主要实验证据，包括所使用的实验技术。
普通物理学考试试卷学生们将在一、二、三年级的核心物理的材料上接受考试。在期末考试之前，将有一系列的研讨会，讨论试卷上的问题类型，并修改解决问题和建模的技巧。该通过将基本的物理学原理应用于跨越用于教学的具体的情况中来研究这些原理。本将使学生展示对物理学原理的广泛掌握。最终，学生将在将物理学方法应用于广泛的具体问题方面得到很好的练习。
理论物理学小组项目在理论物理小组项目中，学生将作为团队的一部分工作，并将得到项目管理、计划和会议方面的指导。该将在写作阶段达到高潮，各小组将准备一份小组报告，学生将有机会在物理学小型会议上做个人演讲。该使学生具备开发理论物理研究项目的能力，包括制定、文献搜索、数据收集、分析和展示。
理论物理学独立研究本要求学生在理论物理学的各个方面进行独立研究。它为学生提供了一个机会，通过对理论物理学的各个方面/问题进行开放式的调查来扩展他们的初步研究。学生将把他们的发现写成报告。本旨在教授量子力学中使用的理论物理学的分析方法，重点是变分函数法、微扰理论方法中应用的算子技术和量子谐波振荡器的相干状态。学生将接受训练，学习在谐波振荡器问题中使用"创造"和"湮灭"算子代数，这将为在多体系统中引入第二量子化奠定基础。此外，该将介绍博斯和费米系统的创造和湮灭算子的代数，以及相互作用的多体系统的哈密尔顿的第二量子化表示。学生将学习应用复杂分析的数学基础，以解决数学和理论物理学的问题。他们还将分析一维、二维和三维系统中的玻色-爱因斯坦凝结，并发展使用相干态的方法来描述凝结物的能力。此外，该将加强学生对金兹堡-朗道理论和超流体中的涡流的了解。
粒子物理学该探讨了对称性、夸克模型并对QCD进行了介绍。学生将探索轻子，以及力和它们的载体粒子和费曼图。该的目的是对基本粒子物理学的理论和实验课题进行一般性介绍，基本上是粒子物理学的标准模型。学生将获得描述粒子物理学标准模型的主要特征的能力，并理解其在整个物理学中的地位，并能够识别支持关键理论观点的主要实验证据，包括所使用的实验技术，如加速器和探测器。此外，学生将了解对称性和守恒定律在基础物理学中的作用，并将培养对与该学科相关的物理观测量进行计算的能力，同时解决基于粒子物理学一般原理应用的问题。
统计物理学本探讨了统计物理学的思想、技术和结果。学生将研究气体和状态密度，以及气体、费米子和玻色子的统计学和气体的两个分布。麦克斯韦-波尔茨曼气体、速度分布和费米-狄拉克气体的研究，因为该提供了一个不复杂和直接的方法，经常使用低温物理学的插图来研究该主题。学生将对气体的统计物理学进行统一的调查，包括对量子统计的全面处理，对熵的含义有更全面的了解。学生将获得统计学在各种类型的气体中的应用知识。最终，学生将发展应用表达式和分布的能力，以形成准确的推论，例如使用玻尔兹曼分布来计算发现系统处于特定量子状态的概率。此外，学生将学习统计概念在理解宏观系统中的作用，并能够描述液氦中的超流性、玻色-爱因斯坦凝结和黑体辐射。
群体和对称性该将涵盖各种主题，如对称性和变换；群、群不变性和生成器。除此以外，学生还将学习不可还原的代表；正交群O(2)和O(3)；单元群SU(2)和SU(3)以及基本粒子的自旋、同位素、颜色和味道的应用。在本结束时，学生将对群论中使用的概念和方法有一个基本的知识和理解。他们将能够把这些概念和方法应用于粒子物理学、宇宙学和场论中的问题。
（四年级）项目物理学硕士项目每年都有所不同，并根据学生个人情况和现有的研究设施进行调整。这个两单元的项目以一篇论文或文献综述开始。学生将写一份关于项目工作的报告，并在夏季学期的小型会议上进行演讲，同时获得与口头介绍科学研究有关的技能。项目工作让学生有机会进行研究或详细调查适合他们所选学位主题的特定物理学领域。学生将在一个开放的情况下发展和应用分析和解决问题的技能，包括使用图书馆、计算机和其他适当的资源，单独或在一个小组中工作。在本结束时，学生将证明有能力使用适当的技术以系统的方式计划、管理和执行对物理学领域的调查。他们将得出结论并与相关理论进行批判性比较，可能需要生成和分析数据并批判性地评估实验的不确定性。
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